电力系统三相短路电流计算

银川能源学院课程设计课程名称：电力系统剖析设计题目：电力系统三相短路电流的计算学院：电力学院专业：电气工程及其自动化____________班级：1203班________________________姓名：张将________________________学号：1310240006__________________目录纲要...............................................................................错误！不决义书签。课题..................................................................................................................2第一章.短路的概括.........................................................................................21.1发生短路的原由...............................................................................................................21.2发生短路的种类...............................................................................................................21.3短路计算的目的...............................................................................................................31.4短路的结果.......................................................................................................................3第二章.给定电力系统进行三相短路电流的计算.........................................42.1采集已知电力系统的原始参数.......................................................................................42.2拟订等值网络及参数计算...............................................................................................4标幺值的看法.........................................................................................................4计算各元件的电抗标幺值.....................................................................................5系统的等值网络图.................................................................................................5第三章.故障点短路电流计算.........................................................................6第四章.电力系统不对称短路电流计算.........................................................94.1对称重量法.......................................................................................................................94.2各序网络的定制.............................................................................................................10同步发电机的各序电抗.......................................................................................10变压器的各序电抗...............................................................................................104.3不对称短路的剖析.........................................................................................................12不对称短路三种状况的剖析...............................................................................12正序等效定章.......................................................................................................14心得领会........................................................................................................15参照文件........................................................................................................16纲要电力系统剖析是电气工程、电力工程的专业核心课程，经过学习电力系统剖析，学生能够认识电力系统的构成，电力系统的计算剖析及方法、电力系统常有的故障及其办理方法、电力系统稳固性的判断，为从事电力系统打下必需的基础。电力系统短路电流的计算是重中之重，电力系统三相短路电流计算主假如短路电流周期（基频）分理的计算，在给定电源电势时，实质上就是稳态交流电路的求解。采纳近似计算法，对系统元件模型和标幺参数计算作简化办理，将电路转变为不含变压器的等值电路，这样，就把不一样电压等级系统简化为直流系统来求解。在电力系统中，短路是最常有并且对电力系统运转产生最严重故障的结果之一。课题电力系统接线图如下图，此中G为发电机，M为电动机，负载(6)为由各样电动机组合而成的综合负荷，设在电动机周边发生三相短路故障，计算短路点k的短路电流。第一章.短路的概括1.1发生短路的原由电力系统中，发生短路故障的原由有好多，常有的有：1）元件的绝缘自然老化发展成短路;2）因雷击或过电压惹起电弧放电，凤、雪等自然灾祸惹起电杆坍毁；3）违犯了电力系统的正规操作——违规操作；其余，如鸟兽等跨接裸露导线等造成的短路。1.2发生短路的种类电力系统中，发生短路故障的种类详细可分为以下：1）三相接地故障，用K(3)表示；2）单相接地故障，用K(1)表示；3）两相短接故障，用K(2)表示；4）两相接地短路故障，用K(1,1)表示；电力系统中，短路故障归类能够分为：三相短路｛对称短路｝两相短路｛不对称短路｝单相接地短路｛不对称短路｝两相接地短路｛不对称短路｝在这些故障中，三相短路故障固然极少发生，但状况比较严重，且三相短路时电力系统还是三相对称的，称为对称故障，剖析比较简单，所以对三相短路的研究有十分重要的意义。1.3短路计算的目的在电力系统中，短路计算拥有十分重要的意义：1）选择有足够电动力稳固和热稳固性的电气设施；2）合理的配置继电保护及自动装置，并正确整定其参数；3）选择最正确的主接线方案；4）进行电力系统暂态稳态的计算；5）确立电力线路对周边通讯线路的扰乱等；1.4短路的结果发生短路故障时可能产生以下结果：1）通太短路点的很大短路电流和所燃起的电弧使短路点的元件发生故障甚至破坏。2）短路电流经过非故障设施时，因为发热和电动力作用，惹起它们使用寿命缩短甚至严重破坏。3）电力系统中部分地域的电压严重降低，使大批电力用户的正常工作受到破坏。4）破坏电力系统中各发电厂之间并列运转的稳固性，惹起系统振荡甚至使得系统崩溃，没法持续正常运转。所以，有必需对电力系统进行短路计算剖析。依据计算的结果，合理选择和校验电气设施，进行继电保护装置的选型与整定计算，剖析电力系统的故障及稳固性能，选择限制短路电流的举措和确立电力线路对通讯线路的影响等。第二章.给定电力系统进行三相短路电流的计算2.1采集已知电力系统的原始参数发电机G1：额定有功功率60MVA次暂态电抗标幺值X”=0.12，次暂态电动势E”=1.08。电动机为6MVA。变压器T1:：变压器额定容量31.5MVA,电压10.5/121KV变压器T2：变压器额定容量7.7MVA,电压110/6.3KV变压器Ｔ3：变压器额定容量20MVA,电压110/11KVL1线路，60km,X1=0.4Ω/km、L2线路，20km、L3线路,7km2.2拟订等值网络及参数计算标幺值的看法在电力系统剖析中，还常常采纳一种相对单位制，称为标幺值。在标幺值中。各不一样单位的物理量都要指定一个基准值，这个基准值用下标B表示。则某个物理量的标幺值定义为其出名值和基准值之比，用下标*表示，有时加上说明用标幺值表示后，能够略去下标*。实质出名值（随意单位）标幺值基准值（与实质值同单位）可见标么值是一个无单位的比值，并且，对同一个实质值，当所算的基值不一样时其标幺值也不一样。标么值的符号为各量符号加下角码“*”标幺值是一个没有量纲的数值，关于同一个出名值，基准值选的不一样，其标幺值也就不一样，所以，说明一个量的标幺值时，必定要同时说明它的基准值，不然，标幺值没意义。电力系统使用标幺值进行计算和标明，主假如因为它拥有这样一些长处：1）易于比较电力系统各元件的参数和特色，便于快速正确的判断结果的正确性。2）能够简化计算公式，交流电路中，用标幺值计算时经过选择不一样的基准值，线电压与相电压的标幺值相等，三相功率与单相功率的标幺值相等，三相电路与单相电路的计算公式同样。3）三相电力系统中，各元件参数和变量之间的基准值还有确立关系：SB3IBUBUB3IBZB1ZBYB计算各元件的电抗标幺值发电机1电抗：*''SB0.121000.2X1X*SN60变压器2电抗：X2*UK%SB10.51000.333100SN10031.5线路3电抗：线路4电抗：

XX

0.460B0.4601000.182*S223UB1150.420B0.4201000.061*S224UB115变压器5电抗：X5*UK%SB10.51000.525100SN10020综合负载6"0.8,X"0.35(要归算到一致的基准值下)有的模型为电压源，E*"SB0.351001.944X6XSN18100线路7电抗:*0.4B0.4100.03X10S227UB115变压器8电抗：*UK%SB10.51001.4X8100SN1007.5大容量电动机9的模型为电压源，E''0.9，X''0.2（要归算到一致的基准值下）有：X9*X''SB0.21003.333SN6图中分子为元件电抗的编号，分母为电抗的标幺值，电动势也以标幺值表示，并忽视此间的相位差，相应的计算以实数计算。系统的等值网络图第三章.故障点短路电流计算先归并串通电抗，获得图，串连电抗归并此中，X100.20.3330.1820.715*X110.0610.5251.9442.53*X12*0.031.41.43因为电路含有多个电源，先在A点断开电路，用戴维南定理，将断开处的二端口网络等效成一个电压源，其电动势等于A点处的开路电压E1*E6***1.080.80.81.018E**X11E60.715*2.53X10X11其内阻为除源后的A端的等效电阻X12*X10*//X11*0.557再接入电路，得图戴维南定理简化后的电路求出开端次暂态电流的标幺值为："E*1.0180.512*I1**0.5571.43X13X12"*E90.90.27*I2*3.333X2"""I*I1*I2*0.5120.270.782开端次暂态电流为""SB100KAKAII*3UB0.78236.37.167冲击电流：iimp(1.82I1''*1.82I2''*)IB2.557.16718.26kA短路电流的最大有效值：iimp1.52I1'*'1.57I2''*(1.520.5121.571000.27)11.02kA36.3短路功率（短路容量）：SI''S0.78210078.2MVAkt*B第四章.电力系统不对称短路电流计算4.1对称重量法任何一个三相不对称的系统都可分解成三相对称的三个重量系统，即正序、负序和零序重量系统。关于每一个相序重量来说，都能独立地知足电路的欧姆定律和基尔霍夫定律，进而把不对称短路计算问题转变成各个相序下的对称电路的计算问题。对称重量法是剖析不对称故障的常用方法，依据对称重量法，随意一组不对称的三个相量（电压或电流）总能够分解成为正序、负序和零序三组（每组三个）相量。正序重量0是指三个相量模同样，但相位角按A-B-C次序互差120，正序重量一般加下标1表示。电力系统稳态运转时只有正序重量。负序重量是指三个相量模同样。但相位角按C-B-A顺0序互差120，负序重量一般加下标2表示，零序重量是指三个相量模同样，且相位角也相等，零序重量一般加下标0表示。（1）图中相量Fa1Fb1Fc1幅值相等，相位相互互差0，且a超前b，b超前c，称120为正序重量；2）图中相量Fa2Fb2Fc2幅值相等，相位关系与正序相反，称为负序重量；3）图中相量Fa0Fb0Fc0幅值和相位均同样，称为零序重量。4.2各序网络的定制同步发电机的各序电抗同步发电机在对称运转时，只有正序电势和正序电流。此时的电机参数就是正序参数。当发电机定子绕组中经过负序基频电流时，它产生的负序旋转磁场与正序基频电流产生的旋转磁场转向正好相反。所以，负序旋转磁场同转子之间有两倍同步旋转的相对运动。正序电抗取决于定子负序旋转磁场所碰到的磁阻，因为转子纵横间不对称，跟着负序旋转磁场同转子间的相对地点的不一样，负序磁场所碰到的磁阻也不一样，负序电抗也就不一样。发生不对称短路时，因为发电机转子纵横轴间的不对称，定、转子绕组不论是在稳态还是在暂态过程中，都将出现一系列的高次谐波电流，这就使对发电机序参数的剖析变复杂了。为了使发电机负序电抗拥有确立的含义，取发电机负序端电压的基频重量与负序电流基频重量的比值，作为计算电力系统基频短路时发电机的负序阻抗。当发电机定子绕组经过基频零序电流时，因为各相电枢磁势大小相等，相位同样，且在空间相差120度电角度。它们在系统中的合成磁动势为零，所以，发电机的零序电抗仅由定子线圈的等位漏磁通确立。可是零序电流所产生的漏磁通与正序（或负序）电流所产生的漏磁通不一样的，其差异与绕组形式有关。变压器的各序电抗变压器的等值电路表征了一相原、副方绕组间的电磁关系。下列图反应了不计绕组电阻和铁芯消耗时变压器的零序等值电路。IIjxIIIIIIjxIIIIjxIjxIIjxIIIjxIIIjxm(0)(a)(b)如图变压器的零序等值电路a）双绕组变压器（b）三绕组变压器变压器等值电路中的参数不单同变压器的构造有关，有的参数也同所经过电流的序别有关。变压器各绕组的电阻，与经过的序别没关。所以，变压器的正序，负序，零序的等值电阻相等。变压器的漏抗，反应了原副方绕组间磁耦合的状况，磁通的路径与所通电流的序别没关。所以变压器的正序，负序，零序等值漏抗也相等。变压器的励磁阻抗，取决于主磁通路径的磁导，当变压器通以负序电流时，主磁通的路径与正序电流时完整同样，所以变压器正序，负序和零序等值电路及参数是完整同样的。关于由三个单相变压器构成的三相变压器组，每相的零序主磁通与正序主磁通同样，有独立磁路。关于三相四柱式，零序主磁通也能形成回路，磁阻很小，所以两种变压器中，短路计算时能够当成xm(0)，忽视励磁电流，把励磁支路断开。变压器的零序等值电路与外电路的联接，取决于零序电流的流通路径，因此与变压器三相绕组联接形式及中性点能否接地有关，即：1）当外电路向变压器某侧三相绕组施加零序电压时，假如能在改侧产生零序电流，则等值电路中改侧绕组与外电路接通；假如不可以产生零序电流，则从电路等值的看法，能够以为变压器该侧绕组与外电路断开。依据这一原则，只有中性点接地的星形接法才能与外电路接通。2）当变压器绕组只有零序电势时，假如它能将零序电势施加到外电路上去并能供给零序电流的通路，则等值电路中改侧绕组端点与外电路接通，不然与外电路断开。所以也只有YN接法绕组才能与外电路接通。3）在三角形接法的绕组中，绕组的零序电势虽不可以作用到外电路去，但能在绕组中形成环流，在等值电路中改侧绕组端点接零序等值中性点。因为三角形接法的绕组漏抗与励磁支路并联，不论何种铁芯构造的变压器，一般励磁电抗总比漏抗大得多，一般近似取xm(0)。小结1）对称重量法是剖析电力系统不对称故障的适用方法2）静止元件的正序电抗和负序电抗相等。3）关于旋转设施，各序电流会惹起不一样的电磁过程，三序阻抗不相等。4）变压器零序电抗的大小，则决定于变压器三相绕组的结线方式和变压器的铁芯构造。5）因为相间互感的助增作用，架空输电线的零序电抗大于正序电抗，架空地线的存在使得输电线的零序电抗有所减小。电缆线路零序电抗的数值，则与电缆的包护层有关。6）制定序网时，某序网应当包括该序电流经过的全部元件，负序网络构造与正序网络同样，可是为无源网络。制定零序网络，应从故障点开始，挨次观察零序电流的流通状况。在一相零序网络中，中性点接地阻抗须以其三倍值表示，并且也为无源网络。4.3不对称短路的剖析不对称短路三种状况的剖析（1）单相接地短路故障处界限条件为：Vfa0，Ifb0，Ifc0用对称重量法表示为：Vfa(1)Vfa(2)Vfa(0)0，a2Ifa(1)aIfa(2)Ifa(0)0aIfa(1)a2Ifa(2)Ifa(0)0整理后获得序重量表示的界限条件为：Vfa(1)Vfa(2)Vfa(0)0Ifa(1)Ifa(2)Ifa(0)解得：Ifa(1)Vf(0)j(xff(1)xff(2)xff(0))Ifa(2)Ifa(0)Ifa(1)（2）两相短路abcIfa=0Ifb=0Ifc=0故障处的界限条件为：IfbIfc0，VfbVfc用对称重量法表示为：Ifa(1)Ifa(2)Ifa(0)0a2Ifa(1)aIfa(2)Ifa(0)Ifa(0)aIfa(1)a2Ifa(2)0a2Vfa(1)aVfa(2)Vfa(0)aVfa(1)a2Vfa(2)Vfa(0)整理得：Ifa(0)0，Ifa(1)I